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Como Avaliar a Cor dos Brancos Fluorescentes

Por Ken Butts

Esta é a versão do artigo do nosso webinar: Avaliação de Materiais Fluorescentes Brancos. Faz parte da nossa série on-demand de Fundamentos de Gestão Digital da Cor.
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Já alguma vez se perguntou porque é que a sua roupa branca parece brilhar sob uma luz negra, ou porque é que alguns materiais brancos parecem mais brancos do que outros? O que está a experimentar é o efeito dos brancos fluorescentes.

O que é um material branco fluorescente?

Um material branco fluorescente é aquele que foi tratado com produtos químicos especiais conhecidos como agentes branqueadores ópticos (OBA’s), ou por vezes referidos como agentes branqueadores fluorescentes (FWA’s). Como os OBA’s também podem ser aplicados a materiais coloridos, este é o termo mais genérico dos dois.

O consumidor médio procura vestuário branco que tenha uma aparência nítida e limpa, e isto pode ser difícil de conseguir em alguns materiais, especialmente algodão. Mesmo depois do algodão ser branqueado, ainda pode ter um aspecto amarelo baço que o faz parecer sujo. A melhor maneira de tornar o algodão branqueado “mais branco” é “esconder” o aspecto amarelo baço. Um pouco de ciência da cor pode ajudar a compreender como isto é conseguido com OBA’s. Os materiais brancos parecem amarelos ou sujos porque absorvem energia azul da fonte de luz e reflectem energia amarela. Para contrariar este efeito, poderíamos “adicionar” mais energia azul, e o resultado deveria ser que o material parecesse mais branco, ou seja, mais limpo e mais brilhante, do que realmente é. A OBA faz exactamente isso – “adiciona” energia azul ao converter a energia ultravioleta (UV) invisível que não podemos ver em energia azul visível que podemos ver.

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Avaliação de brancos fluorescentes num armário de luz

Um ponto chave a lembrar ao avaliar uma amostra branca tratada com uma OBA é que à medida que a quantidade de energia UV presente na fonte de luz muda, a aparência final da amostra mudará. Isto significa que devemos ser muito cuidadosos na selecção da fonte de luz que será utilizada para avaliar a amostra branca. A luz normal do sol ou de uma fonte de luz natural num armário de luz é rica em energia UV – muito mais do que uma fonte de luz fluorescente, por exemplo. Se estivermos a avaliar um branco fluorescente num armário de luz e utilizarmos uma fonte de luz incandescente ou fluorescente, e depois olharmos para a amostra numa fonte de luz diurna, devemos descobrir que a amostra aparece muito mais brilhante e mais branca na fonte de luz diurna.

A fonte de luz do dia no armário de luz não pode, contudo, conter a mesma quantidade de energia UV que é encontrada na luz solar normal, ou de um armário de luz para outro, caso em que a nossa avaliação visual será inconsistente. É importante falar com o fabricante do seu armário de luz e descobrir se o conteúdo UV da fonte de luz diurna é controlado e corresponde à luz do dia normal. Avaliar os brancos fluorescentes vai ser mais eficaz quando se trabalha com um armário de luz que tem uma fonte de luz diurna que se aproxima da quantidade de energia UV presente na luz do dia normal.

teste da lâmpada de artigo de mecânica popular

[Fonte de imagem: Mecânica Popular]

Como fazer medições eficazes de brancos fluorescentes

Devido aos desafios em fazer avaliações visuais consistentes dos materiais brancos, é muitas vezes mais eficaz avaliar a brancura com um espectrofotómetro. Um espectrofotómetro é utilizado para medir quanta energia luminosa visível reflecte de um material, e depois reporta-a como reflectância percentual (%R) na gama de comprimento de onda de 400-700 nanómetros (nm). Os OBA absorvem energia ultravioleta (UV) na região do espectro electromagnético abaixo dos 400 nanómetros e reemitem essa energia na porção visível do espectro. Se medir um branco fluorescente num espectrofotómetro, verá que a reflectância na região azul de menor comprimento de onda é superior a 100% – esta é a energia azul “extra” que “esconde” a aparência amarela do material. Contudo, tal como na avaliação visual, o efeito branqueador pode variar dependendo da quantidade de energia UV presente na fonte de luz do espectrofotómetro.

gráfico relacionado com a medição de brancos fluorescentes
Para medir eficazmente uma amostra branca fluorescente, devemos controlar a quantidade de energia UV que está presente na fonte de luz. Para materiais não fluorescentes, seguimos o processo de calibração padrão que utiliza uma armadilha preta e uma telha branca. Estes dois instrumentos de calibração são concebidos para calibrar apenas a parte visível do espectro, e não nos ajudam a controlar a quantidade de energia UV presente na lâmpada de flash do instrumento. A maioria dos espectrofotómetros de secretária de topo de gama utiliza o que se chama uma lâmpada de flash de xenon. Uma lâmpada de flash xenon, que é muito semelhante a uma lâmpada de flash de câmara, é muito rica em energia UV. De facto, tem muito mais energia UV do que a que está presente na luz do dia normal. Assim, se medirmos uma amostra branca fluorescente utilizando 100% dessa energia UV, vamos obter muito mais energia azul da amostra do que veríamos na nossa experiência visual. E os dados numéricos indicariam que a amostra é muito mais branca do que realmente é.

Calibrar o seu espectrofotómetro para medir brancos fluorescentes

Então como calibramos o conteúdo UV do espectrofotómetro? Uma das ferramentas mais utilizadas para a calibração UV é o padrão de calibração AATCC de têxteis UV (TUVCS). Este tecido de referência é um quadrado de várias camadas de tecido que foi tratado com um FWA e depois medido num instrumento rastreável na AATCC para que saibamos exactamente qual é a brancura desta amostra. O TUVCS é então utilizado para calibrar o conteúdo UV de um espectrofotómetro de acordo com o Procedimento de Avaliação AATCC 11 – Spectrophotometer UV Energy Calibration Procedure for Optically Brightened Textiles.

Este método, juntamente com a orientação do fabricante do espectrofotómetro, assegurará que o conteúdo UV do seu espectrofotómetro seja devidamente calibrado. É importante notar que ao calibrar o UV com o TUVCS num espectrofotómetro de esfera, a configuração especular deve ser definida para “incluído” (SCI) e a abertura de grande área (LAV) deve ser utilizada. Podemos então estar confiantes de que os resultados que produzimos são rastreáveis de volta às normas internacionais e consistentes com as medições feitas em outros espectrofotómetros calibrados por UV. Assim que tiver calibrado o filtro UV e estiver pronto para começar a usar Tools, recomendo que veja a versão deste artigo em webinar para um tutorial detalhado e passo a passo (começando por volta dos 12 minutos e 20 segundos). Começaremos por medir o padrão, depois passaremos à medição real de amostras e à comparação de resultados.

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Uma nota especial na utilização do TUVCS: Tem uma data de emissão e uma data de expiração. Não quer utilizar uma norma que tenha expirado porque obterá resultados imprecisos. Também vai querer ter a certeza de manusear o padrão pelos bordos de modo a não introduzir qualquer sujidade ou descoloração na superfície, e guardar sempre esse padrão no saco sem BHT no qual ele veio.

Configurações para medição de brancos fluorescentes em ferramentas Datacolor

O que é um índice de brancura?

Por si só, os dados de reflectância de uma amostra branca fluorescente não nos dão a informação de que precisamos para saber quão branca é uma amostra ou para tomar uma decisão sobre a aceitabilidade da amostra. Um cálculo específico pode ser utilizado para gerar um “whiteness index” (WI) para uma amostra, que é um número que representa o quão branca é essa amostra. Existem vários índices de brancura que foram desenvolvidos ao longo dos anos, sendo dois dos mais comuns o Índice de Brancura CIE e o Índice de Brancura de Ganz-Griesser. Tipicamente, quanto mais azul é uma amostra, mais alto é o índice de brancura, e quanto mais amarelo é, mais baixo é o índice de brancura.

O valor WI para amostras variará, claro, dependendo da quantidade de OBA presente e da pureza inicial da amostra, com valores mais altos representando amostras “mais brancas”. Para além do WI, estas fórmulas oferecem geralmente uma medida da tonalidade do branco, ou seja, se a amostra é avermelhada ou esverdeada no molde.

Contabilizando a idade do seu espectrofotómetro

Com um espectrofotómetro novinho em folha da Datacolor, a minha experiência diz-me que o intervalo típico de exigência do filtro UV é entre 60% e 80%. medida que o instrumento envelhece, será necessário que o filtro se abra mais para utilizar mais da energia UV disponível na lâmpada. Assim que a posição do filtro UV atingir 90%, o que significa que estamos a utilizar cerca de 90% da energia UV disponível, é altura de contactar a Datacolor para discutir o agendamento de uma chamada de serviço para avaliar o instrumento. A dada altura no futuro, o filtro pode estar a permitir 100% da energia UV, mas não será possível atingir a brancura desejada do padrão de teste.

Mais a salientar sobre a idade do instrumento: Com a maior parte das cadeias de abastecimento encontrará instrumentos de idades variadas, e temos visto que, como instrumento envelhece, e dependendo das condições ambientais, a esfera pode começar a amarelar. Isto também pode ser verdade quando um instrumento é operado num ambiente de produção com contaminantes transportados pelo ar. Para materiais fluorescentes, verificamos que a descoloração pode afectar a consistência da reflectância medida. Podemos compensar um certo grau desse amarelecimento com o nosso processo normal de calibração.

Se estiver numa situação em que o valor de tonalidade da sua medição difere drasticamente do valor de tonalidade da medição de outra pessoa, então devemos avaliar as idades das esferas. Pode ser necessário mandar substituir uma ou ambas as esferas, ou mandar revesti-las de novo a fim de obter um melhor acordo entre as duas. Desde que todos utilizem instrumentos com esferas relativamente novas ou que tenham sido substituídas ou revestidas, então produzirão resultados consistentes por valor de tonalidade.

Trabalho com fornecedores sobre brancos fluorescentes

O passo seguinte é identificar as gamas de aceitação de brancura e valores de tonalidade para as suas amostras. Uma vez estabelecidas as tolerâncias numéricas de aceitabilidade para o índice de brancura(que revejo em detalhe no webinar), e depois de ter pedido ao seu fornecedor para utilizar um instrumento calibrado por UV para medir as suas amostras, ele não tem realmente de avaliar a brancura dessas amostras no armário de luz. Desde que meçam as amostras com precisão usando o instrumento calibrado por UV e gerem resultados de pass-fail usando as suas tolerâncias, então podem, com confiança, submeter ou retrabalhar essas amostras.

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E se a amostra ainda parecer demasiado monótona ou escura?

Na minha experiência nos últimos 20 anos, alguns clientes criaram o seu sistema de pass-fail com base no índice de brancura e tonalidade e ainda descobriram que algumas amostras não tinham uma boa aparência visual, apesar de estarem dentro das suas tolerâncias numéricas. Nesses casos, pode ser útil considerar a utilização de um elemento adicional de diferença de cor para o pass-fail.

Descobri que alguns clientes tiveram sucesso utilizando o valor DL CMC, que é uma medida da diferença de luminosidade e escuridão entre duas amostras. O índice de brancura é baseado na área entre aproximadamente 420 e 460 nanómetros, enquanto a tonalidade é baseada nos aumentos e diminuições ou nas áreas altas e baixas no resto da curva de reflectância. O que podemos encontrar é que a curva de uma amostra tem uma forma muito semelhante à curva do padrão, mas é visivelmente mais baixa. Isso significa que, em geral, embora possa ter um índice de brancura aceitável, a amostra vai parecer mais escura.

É importante notar que não recomendamos o uso de DEcmc para pass-fail para brancos fluorescentes, uma vez que não foi concebido para capturar com precisão a influência do FWA.

E se a amostra branca fluorescente ainda parecer demasiado monótona ou escura?

Consegue ver brancos fluorescentes num monitor?

Infelizmente, os monitores não podem exibir cores fluorescentes com precisão. Poderá ser capaz de detectar algumas ligeiras diferenças no valor da tonalidade ou na profundidade da sombra, mas não será tão brilhante como a amostra real, e em muitos casos o branco parecerá de facto azul no ecrã. Portanto, apenas um aviso com qualquer tentativa de usar o componente de cor no ecrã para avaliar o branco fluorescente.

Obtenção de resultados repetíveis para materiais brancos com brilho óptico

Como já vimos, isto é um desafio – especialmente quando se está a fazer uma avaliação visual. Mas se tiver calibrado o seu espectrofotómetro utilizando padrões de calibração UV disponíveis, tais como o TUVCS da AATCC, então obterá resultados de medição repetíveis. Só então se pode estabelecer com sucesso um programa de pass-fail numérico para brancos fluorescentes.

Se tiver alguma dúvida sobre esse processo, contacte a nossa equipa de peritos aqui ou directamente a mim(encontre-me no LinkedIn aqui).

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